Фазовый переход

Эта диаграмма показывает номенклатуру для различных фазовых переходов.

В физике , химии и других связанных областях, таких как биология, фазовый переход (или фазовое изменение ) - это физический процесс перехода между одним состоянием среды и другого. Обычно термин используется для обозначения изменений между основными состояниями вещества : твердого , жидкости и газа , а также в редких случаях, плазмы . Фаза термодинамической системы и состояний материи обладает равномерными физическими свойствами . Во время фазового перехода данной среды определенные свойства среды изменяются в результате изменения внешних условий, таких как температура или давление . Это может быть прерывистым изменением; Например, жидкость может стать газом при нагревании до точки кипения , что приводит к резкому изменению объема. Идентификация внешних условий, при которых происходит преобразование, определяет точку фазового перехода.

Типы фазового перехода

Состояния материи

Упрощенная фазовая диаграмма для воды , показывающая, является ли твердое лед, жидкую воду или газообразной водяной пары наиболее стабильной при различных комбинациях температуры и давления.

См. Также: давление паров и фазовая диаграмма

Фазовые переходы обычно относятся к тому, когда вещество превращается между одним из четырех состояний материи в другое. В точке фазового перехода для вещества, например, температура кипения , две участвующие фазы - жидкость и пара , имеют идентичные свободные энергии и, следовательно, в равной степени могут существовать. Под точкой кипения жидкость является более стабильным состоянием двух, тогда как выше точки кипения газообразная форма является более стабильной.

Общие переходы между твердыми, жидкими и газообразными фазами одного компонента, из -за воздействия температуры и/или давления, идентифицируются в следующей таблице:

Фазовые переходы материи ( )

К От	Твердый	Жидкость	Газ	Плазма
Твердый		Таяние	Сублимация
Жидкость	Замораживание		Испарение
Газ	Показания	Конденсация		Ионизация
Плазма			Рекомбинация

Для одного компонента наиболее стабильная фаза при разных температурах и давлениях может быть показана на фазовой диаграмме . Такая диаграмма обычно изображает состояния в равновесии. Фазовый переход обычно происходит при изменении давления или температуры, а система пересекается от одной области в другую, например, вода, поворачиваясь от жидкости в твердое вещество, как только температура падает ниже точки замерзания . В исключении из обычного случая иногда можно изменить состояние системы диабатически (в отличие от адиабатически ) таким образом, чтобы ее можно было провести мимо точки перехода фазового перехода без перехода фазового перехода. Полученное состояние метастабильно , то есть менее стабильно, чем этап, на который произошел бы переход, но не нестабильный. Это происходит в перегреве и переохлаждении , например. Метастабильные состояния не появляются на обычных фазовых диаграммах.

Структурный

См. Также: Полиморфизм (материаловая наука)

Фазовая диаграмма, показывающая аллотропы железа , различая несколько различных кристаллических структур , включая феррит (α-железо) и аустенит (γ-железо).

Фазовые переходы также могут происходить, когда твердое изменение в другой структуре без изменения его химического состава. В элементах это известно как аллотропия , тогда как в соединениях она известна как полиморфизм . Переход от одной кристаллической структуры на другую, от кристаллического твердого вещества к аморфному твердому веществу или от одной аморфной структуры к другой ( полиаморфы ) - все это примеры переходов с твердым и твердой фазой.

Мартенситное преобразование происходит как одно из множества фазовых преобразований в углеродистой стали и представляет собой модель для перемещений фазовых преобразований . Переходы на расстояние заказа, такие как в альфа- титановых алюминидах . Как и в случае состояний вещества, существует также метастабильное в равновесное фазовое преобразование для структурных фазовых переходов. Метастабильный полиморф, который быстро образуется из -за более низкой энергии поверхности, будет трансформироваться в равновесную фазу, даную достаточный тепловой вход, чтобы преодолеть энергетический барьер.

Магнитный

Смотрите также: магнитная структура

Фазовая диаграмма, показывающая различные магнитные структуры в одной и той же кристаллической структуре моносилицида марганца .

Фазовые переходы также могут описать изменение между различными видами магнитного упорядочения . Наиболее известным является переход между ферромагнитными и парамагнитными фазами магнитных материалов, который происходит в так называемой точке Кюри . Другим примером является переход между различным упорядоченным, соразмерным или несосминным магнитными структурами, такими как в антимониде церия . Упрощенная, но очень полезная модель магнитных фазовых переходов обеспечивается моделью Ising

Смеси

Бинарная фазовая диаграмма, показывающая наиболее стабильные химические соединения титана и никеля при различных соотношениях смешивания и температуры .

Фазовые переходы с участием растворов и смесей более сложны, чем переходы с участием одного соединения. В то время как химически чистые соединения демонстрируют одну температурную температуру плавления температуры между твердыми и жидкими фазами, смеси могут иметь одну температуру плавления, известную как конгруэнтное плавление , либо имеют различные твердофа температуры ликвидса и Полем Это часто относится к твердым растворам , где два компонента являются изоструктурными.

Существует также ряд фазовых переходов, включающих три фазы: эвтектическое преобразование, в котором двухкомпонентная однофазная жидкость охлаждается и превращается в две твердые фазы. Тот же процесс, но начиная с твердого вещества вместо жидкости называется эвтектоидным преобразованием. Перитектическое . преобразование, при котором двухкомпонентное однофазное твердое вещество нагревается и превращается в твердую фазу и жидкую фазу Перитетектоидная . реакция является перитетектоидным режимом, за исключением того, что включает только твердые фазы Монотектическая смешиваемости реакция состоит из изменения от жидкости и комбинации твердого и второй жидкости, где две жидкости демонстрируют разрыв в .

Разделение на несколько фаз может происходить посредством спинодального разложения , при котором одна фаза охлаждается и разделяется на два разных композиции.

Могут возникнуть неравновесные смеси, например, в перенасыщении .

Другие примеры

Небольшой кусочек быстро таяния твердого аргона показывает два параллельных фазовых изменения. Переход от твердых к жидкости и газ к жидкости (показанный белым конденсированным водяным паром).

Другие изменения фазы включают в себя:

• Переход к мезофазе между твердым и жидкостью, такой как одна из фаз « жидкокристаллического ».
• Зависимость геометрии адсорбции от охвата и температуры, например, для водорода от железа (110).
• Появление сверхпроводимости в определенных металлах и керамике при охлаждении ниже критической температуры.
• Появление метаматериальных свойств в искусственных фотонных средах, поскольку их параметры варьируются.
• Квантовая конденсация бозонных жидкостей ( конденсация Bose -Einstein ). Переход сверхфлюда является в жидком гелие примером этого.
• Разрыв симметрии в законах физики во время ранней истории вселенной по мере охлаждения температуры.
• Фракционирование изотопа происходит во время фазового перехода, соотношение света к тяжелым изотопам в изменении задействованных молекул. Когда водяной пара конденсируется ( равновесное фракционирование ), более тяжелые изотопы воды ( ¹⁸ O и ² H) стать обогащенными в жидкой фазе, в то время как более легкие изотопы ( ¹⁶ O и ¹ H) Склонность к фазе пара.

Фазовые переходы происходят, когда термодинамическая свободная энергия системы не является аналитическим для некоторого выбора термодинамических переменных (см. Фазы ). Это условие обычно связано с взаимодействием большого количества частиц в системе и не появляется в небольших системах. Фазовые переходы могут происходить для нетерминамических систем, где температура не является параметром. Примеры включают в себя: квантовые фазовые переходы , динамические фазовые переходы и топологические (структурные) фазовые переходы. В этих типах систем другие параметры занимают место температуры. Например, вероятность подключения заменяет температуру для просачивающихся сетей.

Классификации

Классификация Ehrenfest

Paul Ehrenfest классифицированные фазовые переходы на основе поведения термодинамической свободной энергии как функции других термодинамических переменных. В соответствии с этой схемой фазовые переходы были помечены самой низкой производной свободной энергии, которая прерывится при переходе. Фазовые переходы первого порядка демонстрируют разрыв в первой производной свободной энергии по отношению к некоторой термодинамической переменной. Различные переходы с твердым/жидкостью/газом классифицируются как переходы первого порядка, поскольку они включают прерывистое изменение плотности, которое является (обратным) первой производной свободной энергии относительно давления. Фазовые переходы второго порядка непрерывны в первом производном ( параметр порядка , который является первой производной свободной энергии по отношению к внешнему полю, непрерывна по всему переходу), но демонстрирует разрыв во втором производном свободной энергии. К ним относятся ферромагнитный фазовый переход в таких материалах, как железо, где намагниченность , которая является первой производной свободной энергии по отношению к приложенной силе магнитного поля, непрерывно увеличивается от нуля, поскольку температура снижается ниже температуры CURIE . Магнитная восприимчивость , вторая производная свободной энергии с полем, меняется прерывисто. В соответствии с схемой классификации Ehrenfest в принципе могут быть фазовые переходы третьего, четвертого и более высокого порядка. Например, фазовый переход с валовой-Вадией в квантовой хромодинамике с двумя решетками представляет собой фазовый переход третьего порядка. Кюри точки многих ферромагнетиков также является переходом третьего порядка, о чем свидетельствуют конкретное тепло, которое внезапно изменяется в склоне.

На практике обычно наблюдаются только фазовые переходы первого и второго порядка. Фазовый переход второго порядка был какое-то время противоречивым, так как, по-видимому, требуется два листа свободной энергии Гиббса, чтобы точно рассеивать, что на практике никогда не происходит. Корнелис Гортер ответил на критику, указав, что поверхность свободной энергии Гиббса может иметь два листа с одной стороны, но только один лист с другой стороны, создавая раздвоенный вид. ( с. 146--150)

Классификация Ehrenfest неявно допускает непрерывные фазовые преобразования, где связывающий характер материала изменяется, но в любом производном свободной энергии нет разрыва. Пример этого происходит на границах суперкритической жидкости -газа .

Первым примером фазового перехода, который не вписывался в классификацию Ehrenfest, был точное решение модели Ising , обнаруженного в 1944 году Lars Onsager . Точное удельное тепло отличалось от более ранних приближений среднего поля , которое предсказывало, что оно имеет простой разрыв при критической температуре. Вместо этого точное удельное тепло имело логарифмическую дивергенцию при критической температуре. В последующие десятилетия классификация Ehrenfest была заменена упрощенной схемой классификации, которая способна включать такие переходы.

Современные классификации

В современной схеме классификации фазовые переходы делятся на две широкие категории, названные аналогично классам Ehrenfest:

Фазовые переходы первого порядка -это те, которые включают скрытое тепло . Во время такого перехода система либо поглощает, либо выпускает фиксированное (и обычно большое) количество энергии на объем. В ходе этого процесса температура системы будет оставаться постоянной при добавлении тепла: система находится в «смешанном режиме», в котором некоторые части системы завершили переход, а другие-нет.

Знакомыми примерами являются плавление льда или кипячение воды (вода не превращается в пары , но образует турбулентную смесь жидкой воды и пузырьков пара). Йозеф Имри и Майкл Вортис показали, что утомительное расстройство может расширить переход первого порядка. То есть трансформация завершается в конечном диапазоне температур, но такие явления, как переохлаждение и перегрев, выживают и гистерезис наблюдается при термическом велосипеде.

второго порядка Фазовые переходы также называются «непрерывными фазовыми переходами» . Они характеризуются дивергентной восприимчивостью, бесконечной длиной корреляции и властным законом , распадающим корреляции вблизи критичности . Примерами фазовых переходов второго порядка являются ферромагнитный переход, сверхпроводящий переход (для суперпроводника типа I фазовый переход представляет собой второй порядок при нулевом внешнем поле, а для сверхпроводника типа II фазовый переход-второй порядок для обоих нормальных Стативное состояние и смешанное состояние-переходы с трудом-переходом из-за суперфлюдного состояния . В отличие от вязкости, термическое расширение и теплоемкость аморфных материалов показывают относительно внезапное изменение при температуре стекла перехода который обеспечивает точное обнаружение, используя дифференциального сканирования калориметрии измерения . Лев Ландау дал феноменологическую теорию фазовых переходов второго порядка.

Помимо изолированных простых фазовых переходов, существуют линии перехода, а также многокритические точки , когда меняются внешние параметры, такие как магнитное поле или композицию.

Несколько переходов известны как фазовые переходы бесконечного порядка . Они непрерывны, но не нарушают симметрию . Самым известным примером является переход Kosterlitz-беспрепятственный переход в двухмерной модели XY . Многие квантовые фазовые переходы , например, в двумерных электронных газах , принадлежат этому классу.

Переход с жидкостью -глиной наблюдается во многих полимерах и других жидкостях, которые могут быть переохлаждены намного ниже температуры плавления кристаллической фазы. Это нетипично в нескольких отношениях. Это не переход между термодинамическими основными состояниями: широко распространено мнение, что истинное основное состояние всегда кристаллическое. Стекло представляет собой состояние уточенного расстройства , и его энтропия, плотность и т. Д., В зависимости от тепловой истории. Следовательно, стеклянный переход в первую очередь является динамическим явлением: при охлаждении жидкости внутренние степени свободы последовательно выпадают из равновесия. Некоторые теоретические методы предсказывают основной фазовый переход в гипотетическом пределе бесконечно длительного времени релаксации. Никакие прямые экспериментальные данные подтверждают существование этих переходов.

Характерные свойства

Фаза сосуществование

Переход первого порядка, зацикленное на расстройство, происходит в конечном диапазоне температур, где доля низкотемпературной равновесной фазы растет с нуля до одного (100%) по мере снижения температуры. Это непрерывное изменение сосуществующих фракций с температурой, повышенной интересными возможностями. При охлаждении некоторые жидкости витрифицируются в стекло, а не превращаются в равновесную кристаллическую фазу. Это происходит, если скорость охлаждения быстрее, чем критическая скорость охлаждения, и объясняется тем, что молекулярные движения становятся настолько медленными, что молекулы не могут перестраиваться в положения кристаллов. Это замедление происходит ниже температуры образования стекла T _G , что может зависеть от приложенного давления. Если замерзание первого порядка происходит в диапазоне температур, и T _G попадает в этот диапазон, то существует интересная вероятность того, что переход арестован, когда он является частичным и неполным. Расширение этих идей на магнитные переходы первого порядка, арестованные при низких температурах, приводило к наблюдению за неполными магнитными переходами, причем две магнитные фазы сосуществуют, вплоть до самой низкой температуры. Впервые сообщил в случае ферромагнитного к антиперромагнитному переходу, Такое постоянное сосуществование фазы в настоящее время сообщалось в различных магнитных переходах первого порядка. К ним относятся колоссальные магнитные материалы манганита, магнитокалорические материалы, Материонерская память магнитной формы, и другие материалы. Интересная особенность этих наблюдений о падении T _g в пределах температурного диапазона, в котором происходит переход, заключается в том, что магнитный переход первого порядка зависит от магнитного поля, как и на структурный переход, зависит от давления. Относительная легкость, с которой можно контролировать магнитные поля, в отличие от давления, повышает вероятность того, что можно взаимодействию между T _G и T _C. исчерпывающему Фазовое сосуществование между магнитными переходами первого порядка позволит решить выдающиеся проблемы в понимании очков.

Критические моменты

В любой системе, содержащей жидкие и газообразные фазы, существует специальная комбинация давления и температуры, известная как критическая точка , при которой переход между жидкостью и газом становится переходом второго порядка. Вблизи критической точки жидкость достаточно горячая и сжата, чтобы различие между жидкостью и газообразными фазами практически не существует. Это связано с явлением критической опалесценции , молочного появления жидкости из -за колебаний плотности на всех возможных длинах волн (включая флаг видимого света).

Симметрия

Фазовые переходы часто включают процесс разрыва симметрии . Например, охлаждение жидкости в кристаллические твердые разрывы непрерывная симметрия трансляции : каждая точка в жидкости обладает одинаковыми свойствами, но каждая точка в кристалле не обладает одинаковыми свойствами (если точки не выбираются из точек решетки кристаллическая решетка). Как правило, высокотемпературная фаза содержит больше симметрии, чем низкотемпературная фаза из-за разрыва спонтанной симметрии , за исключением определенных случайных симметрий (например, образование тяжелых виртуальных частиц , которые возникают только при низких температурах).

Параметры заказа

Параметр порядка является мерой степени порядка по границам в системе фазового перехода; Обычно он колеблется между нулем в одной фазе (обычно выше критической точки) и ненулевой в другой. параметра порядка В критической точке восприимчивость обычно расходится.

Примером параметра порядка является чистая намагниченность в ферромагнитной системе, подвергающейся фазовому переходу. Для переходов жидкости/газа параметром порядка является разницей плотности.

С теоретической точки зрения параметры порядка возникают из -за разрушения симметрии. Когда это происходит, нужно ввести одну или несколько дополнительных переменных, чтобы описать состояние системы. Например, в ферромагнитной фазе необходимо обеспечить чистое намагниченность , направление которого было спонтанно выбрано, когда система охлаждается под точкой Кюри . Тем не менее, обратите внимание, что параметры порядка также могут быть определены для несимметрических переходов.

Некоторые фазовые переходы, такие как сверхпроводящие и ферромагнитные, могут иметь параметры порядка для более чем одной степени свободы. На таких фазах параметр порядка может принимать форму комплексного числа, вектора или даже тензора, величина которого достигает нуля при фазовом переходе.

Существуют также двойные описания фазовых переходов с точки зрения параметров расстройства. Они указывают на наличие линейных возбуждений, таких как вихревые линии или линии дефектов .

Актуальность в космологии

Фазовые переходы, разрушающие симметрию, играют важную роль в космологии . Когда вселенная расширилась и охлаждалась, вакуум перенес серию фазовых переходов, разрушающих симметрию. Например, переход Electroweak сломал симметрию SU (2) × U (1) полета Electroweak в симметрию U (1) современного электромагнитного поля . Этот переход важен, чтобы объяснить асимметрию между количеством вещества и антивещества в современной вселенной, согласно теории электрогенеза Electroweak .

Прогрессивные фазовые переходы в расширяющейся вселенной участвуют в разработке порядка во вселенной, как иллюстрируется работой Эрика Шейссона и Дэвид Лейзер .

См. Также Теории реляционного порядка и порядок и беспорядки .

Критические показатели и уроки универсальности

Основная статья: критический показатель

Непрерывные фазовые переходы легче изучать, чем переходы первого порядка из-за отсутствия скрытого тепла , и было обнаружено, что они обладают много интересных свойств. Явления, связанные с непрерывными фазовыми переходами, называются критическими явлениями из -за их связи с критическими точками.

Непрерывные фазовые переходы могут быть охарактеризованы параметрами, известными как критические показатели . Наиболее важным является, возможно, показатель, описывающий дивергенцию длины тепловой корреляции , приближаясь к переходу. Например, давайте рассмотрим поведение теплоемкости вблизи такого перехода. Мы варьируем температуру T системы, сохраняя при этом все другие термодинамические переменные фиксированными, и обнаруживаем, что переход происходит при некоторой критической T _C. температуре Когда T находится рядом с T _C , теплоемкость C обычно имеет поведение за закон о власти :

$C\propto |T_{\text{c}}-T|^{-\alpha }.$

Теплоемкость аморфных материалов имеет такое поведение вблизи температуры стеклянного перехода, где универсальный критический показатель α = 0,59 Подобное поведение, но с показателем ν вместо α , применяется к длине корреляции.

Экспонент ν положительный. Это отличается с α . Его фактическое значение зависит от типа фазового перехода, который мы рассматриваем.

Критические показатели не обязательно одинаковы выше и ниже критической температуры. Когда непрерывная симметрия явно разбивается на дискретную симметрию нерелевантной (в смысле в группе перенормировки) анизотропии, тогда некоторые экспоненты (такие как $\gamma$, показатель восприимчивости) не идентичен.

Для -1 < α <0 теплоемкость имеет «изгиб» при температуре перехода. Это поведение жидкого гелия при переходе Lambda от нормального состояния к суперфлюдкому состоянию, для которых эксперименты обнаружили α = -0,013 ± 0,003. По крайней мере, один эксперимент был проведен в условиях нулевой гравитации эрбитингового спутника, чтобы минимизировать различия в давлении в образце. Эта экспериментальная ценность α согласуется с теоретическими прогнозами, основанными на теории вариационных возмущений .

Для 0 < α <1 теплоемкость расходится при температуре перехода (хотя, поскольку α <1 энтальпия остается конечной). Примером такого поведения является трехмерный ферромагнитный фазовый переход. В трехмерной модели Ising для одноосных магнитов подробные теоретические исследования дали показатель α ≈ +0,110.

Некоторые модельные системы не подчиняются поведению власти. Например, средняя теория поля предсказывает конечную разрыв теплоемкость при температуре перехода, а двумерная модель ISING имеет логарифмическую дивергенцию. Однако эти системы являются ограничивающими случаями и исключением из правила. Реальные фазовые переходы демонстрируют поведение силы.

Несколько других критических показателей, β , γ , Δ , ν и η , определяются, исследуя поведение закона власти измеримой физической величины вблизи фазового перехода. Экспоненты связаны с помощью масштабирования отношений, таких как

$\beta =\gamma /(\delta -1),\quad \nu =\gamma /(2-\eta ).$

Можно показать, что есть только два независимых показателя, например, ν и η .

Это замечательный факт, что фазовые переходы, возникающие в разных системах, часто обладают одним и тем же набором критических показателей. Это явление известно как универсальность . Например, было обнаружено, что критические показатели в критической точке жидкости -гаса не зависят от химического состава жидкости.

Более впечатляюще, но по понятным причинам, они являются точным совпадением для критических показателей ферромагнитного фазового перехода в одноосных магнитах. Говорят, что такие системы находятся в одном и том же классе универсальности. Универсальность - это прогнозирование теории групп перенорформализации фазовых переходов, которая утверждает, что термодинамические свойства системы вблизи фазового перехода зависят только от небольшого числа признаков, таких как размерность и симметрия, и нечувствительны к базовым микроскопическим свойствам система. Опять же, дивергенция длины корреляции является важной точкой.

Критические явления

Есть и другие критические явления; Например, помимо статических функций есть также критическая динамика . Как следствие, при фазовом переходе можно наблюдать критическое замедление или ускорение . С предыдущим явлением также связано с явлением усиленных колебаний до фазового перехода, как следствие более низкой степени стабильности начальной фазы системы. Большие статические классы универсальности непрерывного фазового перехода разделяются на более мелкие динамической универсальности классы . В дополнение к критическим показателям, существуют также универсальные отношения для определенных статических или динамических функций магнитных полей и температурных отличий от критического значения.

Фазовые переходы в биологических системах

Фазовые переходы играют много важных ролей в биологических системах. Примеры включают в себя образование липидного бислоя , переход катушки-глобулы в процессе складывания белка и плавления ДНК , жидкокристалликоподобных переходов в процессе конденсации ДНК и кооперативного связывания лиганда с ДНК и белками с характером фазового перехода.

В биологических мембранах гель -жидкокристаллические фазовые переходы играют критическую роль в физиологическом функционировании биомембранов. В гелевой фазе, из-за низкой текучести мембранных липидных жирных цепей, мембранные белки имеют ограниченное движение и, таким образом, ограничены при осуществлении их физиологической роли. Растения критически зависят от фотосинтеза с помощью хлоропластов тилакоидных мембран , которые подвергаются воздействию холодных температур окружающей среды. Тилакоидные мембраны сохраняют врожденную текучесть даже при относительно низких температурах из-за высокой степени жиро-ацильного расстройства, допускаемого их высоким содержанием линоленовой кислоты , 18-углеродной цепи с 3-даблными связями. Гель-жидкая кристаллическая фазовая температура биологических мембран может быть определена многими методами, включая калориметрию, флуоресценцию, спин-метку, электрон, парамагнитный резонанс и ЯМР, путем записи измерений соответствующего параметра по серии температур образцов. Также был предложен простой метод определения из 13-C ЯМР-интенсивности.

Было предложено, чтобы некоторые биологические системы могли лежать вблизи критических пунктов. Примеры включают нейронные сети в сетчатке Саламандры, птичьи стада сети экспрессии генов у дрозофилы, и складывание белка. Тем не менее, неясно, могут ли альтернативные причины объяснить некоторые явления, подтверждающие аргументы критичности. Также было высказано предположение, что биологические организмы имеют два ключевых свойства фазовых переходов: изменение макроскопического поведения и когерентность системы в критической точке. Фазовые переходы являются заметной особенностью моторного поведения в биологических системах. Спонтанные переходы походки, а также вызванные усталостью отключение моторных задач, Покажите типичное критическое поведение как указание внезапного качественного изменения ранее стабильной моторной поведенческой картины.

Характерной особенностью фазовых переходов второго порядка является появление фракталов в некоторых свободных свойствах. Давно известно, что белковые глобулы формируются взаимодействиями с водой. Существует 20 аминокислот, которые образуют боковые группы на белковых пептидных цепях, варьируются от гидрофильных до гидрофобных, вызывая первое лежать возле глобулярной поверхности, в то время как последний лежит ближе к глобулярному центру. Двадцать фракталов были обнаружены в участках поверхности, связанных с растворителем> 5000 сегментов белка. Существование этих фракталов доказывает, что белки функционируют вблизи критических точек фазовых переходов второго порядка.

В группах организмов в стрессе (при приближении к критическим переходам) корреляции имеют тенденцию увеличиваться, в то же время колебания также увеличиваются. Этот эффект подтверждается многими экспериментами и наблюдениями групп людей, мышей, деревьев и травянистых растений.

Фазовые переходы в социальных системах

См. Также: Сложный системный подход к миру и вооруженному конфликту § Фазовые переходы

Предполагается, что фазовые переходы происходят в социальных системах, рассматриваемых как динамические системы. Гипотеза, предложенная в 1990-х и 2000-х годах в контексте мира и вооруженного конфликта, заключается в том, что, когда конфликт, который является ненасильственным смещением в фазу вооруженного конфликта, это фазовый переход от скрытых к фазам в рамках динамической системы.

Экспериментальный

Для изучения различных эффектов применяются различные методы. Выбранные примеры:

• Эффект зала (измерение магнитных переходов)
• Спектроскопия Mösssbauer (одновременное измерение магнитных и немагнитных переходов. Ограниченная до 800–1000 ° C)
• Нейтронная дифракция
• Встречаемая угловая корреляция (одновременное измерение магнитных и немагнитных переходов. Без ограничений температуры. Более 2000 ° C уже выполнено, теоретическое возможное до самого высокого кристаллического материала, такого как карбид гафния тантала 4215 ° C).
• Рамановская спектроскопия
• Кальмар (измерение магнитных переходов)
• Термогравиметрия (очень распространенная)
• Рентгеновская дифракция

Смотрите также

• Аллотропия - свойство некоторых химических элементов существовать в двух или более разных формах
• Автокаталитические реакции и создание порядка - химическая реакция, продукт которого также представляет собой страницы катализатора, демонстрирующие короткие описания перенаправления мишеней
• Рост кристаллов - основная стадия процесса кристаллизации
  • Ненормальный рост зерна - страницы феномена материаловедения, демонстрирующие описания wikidata в качестве запасного
• Дифференциальная сканирующая калориметрия - термоаналитическая техника
• Без диффузионные преобразования - сдвиг атомных положений на страницах кристаллической структуры, отображающих короткие описания перенаправления мишеней
• Уравнения почетный фестиваль
• ISING MODEL - Математическая модель ферромагнетизма на страницах статистической механики, отображающих короткие описания целей перенаправления
• Заглушение (физика) - очевидное изменение страниц физического состояния, отображающие описания wikidata как запасной
• Кельвинский зондский силовой микроскоп - бесконтактный вариант атомной силовой микроскопии
• Теория Ландау - теория непрерывных фазовых переходов второго порядка переходов фаз
• Лазерная нагретая пьедестальная рост -страницы техники роста кристаллов, демонстрирующие описания викидаты как запасной
• Список состояний материи - различная известная этап состояний материи
• в микроавтобусе- Техника микроэлемента
• Теория перколяции - математическая теория о поведении связанных кластеров в случайном графике
  • Теория перколяции континуума
• Пленка сверхтекания - тонкий слой жидко
• Суперрадиантский фазовый переход - процесс в квантовой оптике
• Теория топологической квантовой поля - теория поля, включающая топологические эффекты в физике

Дальнейшее чтение

• Anderson, PW , Основные представления о физике конденсированного вещества , Perseus Publishing (1997).
• Фагри, А. и Чжан Ю. , Основы многофазной теплопередачи и потока , Springer Nature Switzerland AG, 2020.
• Фишер, я (1974). «Группа перенормализации в теории критического поведения». Rev. Mod. Физический ​ 46 (4): 597–616. Bibcode : 1974rvmp ... 46..597f . doi : 10.1103/revmodphys.46.597 .
• Goldenfeld, N., Лекции по фазовым переходам и группе перенормировки , Perseus Publishing (1992).
• Ivancevic, Vladimir G; Ivancevic, Tijana T (2008), хаос, фазовые переходы, изменение топологии и интегралы пути , Берлин: Springer, ISBN  978-3-540-79356-4 , Получено 14 марта 2013 г.
• Г-н Хошбин-и-Хошназар, Переход ледяной фазы в качестве образца фазового перехода конечной системы , (физическое образование (Индия) Том 32. № 2, апрель-июнь 2016 г.)
• Kleinert, H. , Поля оноров в конденсированном веществе , Vol. I, « сверхфильду и Линии вихря ; Поля расстройства, фазовые переходы », стр. 1–742, World Scientific (Сингапур, 1989) ; Оплата в мягкой обложке ISBN   9971-5-0210-0 ( Physik.fu-berlin.de Readable Online )
• Кляйнерт, Хаген ; Верена Шульте-Фрохлинде. Критические свойства φ ⁴ -Theory . ISBN  981-02-4659-5 Полем Архивировано из оригинала 26 февраля 2008 года. ( Читаемый онлайн ).
• Kogut, J.; Уилсон, К (1974). «Группа перенормировки и эпсилон-экспрессия». Физический Репутация ​ 12 (2): 75–199. Bibcode : 1974phr .... 12 ... 75W . doi : 10.1016/0370-1573 (74) 90023-4 .
• Кригер, Мартин Х. , Конституции материи: математическое моделирование самых повседневных физических явлений , Университет Чикагской Прессы , 1996. Содержит подробное педагогическое обсуждение решения 2-D Ising.
• Landau, LD и Lifshitz, EM , статистическая физика, часть 1 , Vol. 5 Конечно теоретическая физика , Pergamon Press, 3 -е изд. (1994).
• Муссардо Г., «Статистическая теория поля. Введение в точно решенные модели статистической физики», Oxford University Press, 2010.
• Schroeder, Manfred R. , Fractals, Chaos, Power Laws: минуты из бесконечного рая , Нью-Йорк: WH Freeman , 1991. Очень хорошо написанная книга в «полупопулярном» стиле, а не в учебнике, представленном в аудитории с некоторыми Обучение по математике и физическим наукам. Объясняет, что такое масштабирование в фазовых переходах, среди прочего.
• Он Стэнли , введение в фазовые переходы и критические явления (издательство Оксфордского университета, Оксфорд и Нью -Йорк 1971).
• Yeomans JM , Статистическая механика фазовых переходов , издательство Оксфордского университета, 1992.

Внешние ссылки

СМИ, связанные с фазовыми изменениями в Wikimedia Commons

• Интерактивные фазовые переходы на решетках с Java Applets
• Классы универсальности от Sklogwiki